que es la respiracion
Al hablar de respiración se diferencian dos procesos distintos pero muy relacionados, la respiración celular y la respiración externa o intercambio gaseoso.
La respiración celular
La respiración celular es un proceso mediante el cual los nutrientes se oxidan con la presencia del oxígeno, liberando gradualmente la energía que contienen.
En este proceso se producen más de 20 reacciones químicas y la mayoría transcurren en las mitocondrias. Esta clase de respiración necesita un flujo constante de oxígeno hacia el interior de las células y una rápida eliminación del dióxido de carbono y de otras sustancias de desecho producidas.
En la reacción global de la oxidación de la glucosa se muestran los productos iniciales y finales:
La respiración externa
La respiración externa consiste en el intercambio de gases entre el organismo y el medio ambiente a través de superficies respiratorias: el oxígeno se difunde hacia el interior y el dióxido de carbono hacia el exterior En la difusión simple o directa las superficies respiratorias deben ser delgadas y estar siempre húmedas para hacer posible la difusión de los gases.
La cara externa de la superficie respiratoria en los animales terrestres está cubierta por una fina película de agua que disuelve los gases. En los animales acuáticos, el agua que les baña constantemente facilita la difusión. La cara interna difunde los gases a todas las células del cuerpo, ya sea por difusión directa o mediante un mecanismo que la acelere, como es el aparato circulatorio.
Modalidades de respiración externa en los animales
Algunos animales que viven en ambientes húmedos carecen de aparatos respiratorios y realizan el intercambio gaseoso a través de la piel.
Casi todos los animales han desarrollado aparatos respiratorios para realizar la respiración externa. Los aparatos respiratorios pueden agruparse en dos grandes categorías, según estén adaptados a funcionar en el medio acuático o aéreo. Si la respiración se hace en el medio acuático, el aparato respiratorio está formado por branquias/ si se realiza en el medio aéreo, está formado por pulmones o por tráqueas.
La respiración cutánea
En la respiración cutánea el intercambio gaseoso se produce a través de toda la superficie corporal del animal.
Este tipo de respiración la presentan animales menores, que tengan un milímetro de diámetro, en los que las distancias que tienen que recorrer los gases son muy cortas y en los que la superficie corporal es relativamente grande en relación con el volumen. Es propia de las esponjas, los cnidarios y los platelmintos.
A medida que aumenta el tamaño del animal, la difusión directa resulta poco eficaz y se hace necesaria la colaboración del aparato circulatorio para que se distribuyan los gases desde y hasta todos los tejidos del cuerpo. Los anélidos oligoquetos, como la lombriz de tierra, son un ejemplo.
En la lombriz de tierra las células glandulares de la epidermis secretan moco, que mantiene la superficie del cuerpo húmeda y permite que el oxígeno se disuelva y se difunda a través de la pared corporal en la sangre.
La sangre transporta el oxígeno a todas las células de la lombriz. El dióxido de carbono se difunde desde las células hacia la sangre y es transportado a la superficie corporal, desde donde sale por difusión hacia el exterior
En animales relativamente grandes, como en anfibios y algunos peces, la respiración cutánea se complementa con la respiración pulmonar o branquial.
El aumento del tamaño y complejidad de los animales con mayores demandas de oxígeno se ha producido gracias a la aparición de aparatos respiratorios, los cuales ofrecen una mayor superficie de intercambio gaseoso.
La respiración branquial
Las branquias son las estructuras respiratorias más eficaces para la vida en el agua. Están formadas por expansiones laminares filiformes o arborescentes de la pared del cuerpo del animal. Si estas expansiones se proyectan fuera del cuerpo, se llaman branquias externas. Si en cambio se quedan alojadas en el interior de una cavidad comunicada con el exterior, se llaman branquias internas.
» Las branquias externas son las más antiguas desde el punto de vista evolutivo y están formadas por expansiones de la superficie corporal. Se presentan en algunos moluscos, en las larvas acuáticas de insectos y anfibios, y en muchos crustáceos inferiores.
Este tipo de branquias ofrece ciertas desventajas: resultan llamativas a los depredadores, se lesionan con facilidad y dificultan el desplazamiento del animal.
Los animales con branquias externas carecen de un sistema de ventilación, por lo que se ven obligados a desplazarse continuamente, a mover el agua con sus apéndices o a depender de las corrientes que se originan a su alrededor:
» Las branquias internas son más evolucionadas. La introducción de las branquias en una cavidad favoreció la aparición de un mecanismo de ventilación que permitió una mayor protección de las superficies respiratorias y un mayor aerodinamismo del cuerpo.
Poseen branquias internas gran parte de los moluscos gasterópodos marinos, los bivalvos, los cefalópodos, los crustáceos decápodos y los peces.
En los moluscos bivalvos, como el mejillón, las branquias situadas en la cavidad paleal ofrecen una gran superficie respiratoria. El agua penetra en la cavidad paleal por la parte posterior ventral del cuerpo a través de las valvas entreabiertas, asciende por la zona anterior por la acción ciliar de branquias y palpos bucales, atraviesa las láminas branquiales y luego desciende nuevamente para salir a través del ojal. De esta manera, circula por la cavidad paleal una corriente de agua continua que facilita no solo el intercambio gaseoso, sino también la filtración del alimento contenido en la misma.
En los peces, las branquias internas están alojadas en una cámara branquial. Cada branquia consta de un eje esquelético, el arco branquial, del que salen dos hileras de filamentos branquiales. Cada filamento dispone de numerosas laminillas paralelas muy vascularizadas, por lo que presentan un color rojo.
Los vasos circulatorios están dispuestos de tal manera que el flujo circulatorio corre sobre los filamentos branquiales en sentido contrario al flujo del agua. Esta disposición, llamada flujo de contracorriente, permite la extracción máxima de oxígeno a partir del agua.
El pez bombea continuamente agua por la boca hacia los arcos branquiales. En la inspiración, el pez expande su cavidad faríngea, con lo que favorece la entrada de agua por la boca. Cuando el pez exhala, cierra la boca y la válvula oral situada detrás de los dientes. De esta manera, el agua se ve forzada a salir hacia fuera. Por una fuerte acción muscular desde la cavidad faríngea, se fuetea el paso del agua entre las branquias.
En el medio terrestre las branquias no son apropiadas porque al secarse no permiten el intercambio gaseoso.
La vida en este medio fue posible por la aparición de estructuras respiratorias con amplias superficies internas húmedas, donde los gases respiratorios pueden disolverse en agua para difundirse a través de las membranas respiratorias.
La respiración traqueal
En los insectos y en algunos otros artrópodos terrestres, el aire es canalizado directamente dentro de los tejidos a través de unas invaginaciones tubulares del exoesqueleto recubiertas de quitina denominadas tráqueas.
Las tráqueas se van ramificando por el interior del cuerpo. Al hacerlo, estos conductos traqueales van disminuyendo de calibre, de manera que las ramificaciones más finas, llamadas traqueólas, están desprovistas de quitina y se encuentran en contacto con las mismas células. Así, el oxígeno puede llegar directamente a ellas sin necesidad de un aparato circulatorio.
Las tráqueas se comunican con el exterior por medio de los estigmas respiratorios, que actúan a modo de válvulas para controlar la difusión de los gases. El oxígeno se difunde directamente a todos los rincones del cuerpo y el dióxido de carbono sale por difusión hacia el exterior; en dirección opuesta.
Algunos insectos pueden ventilar el sistema traqueal al realizar algunos movimientos corporales. Los insectos voladores tienen los tubos traqueales acabados en sacos aéreos, que se dilatan y contraen gracias a los movimientos del cuerpo para facilitar un mayor intercambio de gases.
La respiración pulmonar
Los pulmones son cavidades internas muy vascularizadas que están en comunicación con la atmósfera exterior Están acompañados de un aparato circulatorio que distribuye el oxígeno por todas las células y retira de estas el dióxido de carbono. Los pulmones son típicos de los vertebrados terrestres, aunque pueden aparecer estructuras semejantes en ciertos invertebrados, como ocurre con los moluscos gasterópodos terrestres o en algunos arácnidos. Se pueden distinguir dos tipos de pulmones: los de difusión y los de ventilación
» Los pulmones de difusión no tienen un mecanismo de ventilación y dependen de la difusión para el intercambio de gases. Presentan este tipo de estructura los caracoles pulmonados, los escorpiones, algunas arañas y algunos pequeños crustáceos.
» Los pulmones de ventilación poseen un mecanismo para realizar el intercambio de aire con la atmósfera y están conectados a la faringe mediante una serie de conductos, como los bronquios, la tráquea y la laringe. Tienen este tipo de pulmones los anfibios, los reptiles, las aves y los mamíferos.
Los pulmones de los vertebrados han sufrido importantes adaptaciones para favorecer el intercambio de gases con la atmósfera. Con estos cambios se ha logrado incrementar la superficie de intercambio gaseoso, adquirir mecanismos de ventilación y mejorar la circulación pulmonar.
En el desarrollo pulmonar de los vertebrados existen tres tendencias evolutivas interrelacionadas que mejoran el intercambio de gases con la atmósfera: aumento del epitelio respiratorio y mayor eficacia en los mecanismos de ventilación y en los de circulación.
A partir de los anfibios, en los demás vertebrados terrestres se aumenta la eficacia del intercambio gaseoso por un incremento de la superficie respiratoria. Esta alcanza su mayor grado de desarrollo en los mamíferos, en los que la superficie interna de los pulmones está muy aumentada gracias a la formación de los alvéolos.
Los pulmones de los anfibios son dos sacos largos cubiertos de capilares; utilizan un mecanismo de ventilación que se denomina bomba de presión, que consiste básicamente en tragar y enviar el aire a los pulmones. Sin embargo, este mecanismo es muy poco eficaz, por lo que los anfibios dependen en gran medida de los intercambios de gases por la piel.
En los pulmones de los reptiles, las aves y los mamíferos, el aire circula debido a cambios en el tamaño de la caja torácica provocados por contracciones y relajaciones musculares.
Los pulmones de los reptiles disponen de una mayor superficie de intercambio de gases que en los anfibios. Poseen mecanismos de ventilación más eficaces, las llamadas bombas de succión. Cuando los músculos intercostales se contraen, la caja torácica aumenta de volumen y entra el aire en los pulmones. Cuando los músculos intercostales se relajan, la caja torácica vuelve a su posición normal y fuerza al aire a salir de los pulmones.
Los pulmones de las aves son pequeños, con una estructura especial que permite que el aire fluya en una sola dirección, sin tener que hacerlo hacia dentro y hacia fuera por las mismas vías aéreas, como ocurre en los mamíferos. Poseen expansiones pulmonares adaptadas a la gran demanda de oxígeno durante el vuelo, los sacos aéreos, localizados en distintas partes del cuerpo que se interconectan con los pulmones y con espacios aéreos situados en algunos huesos. Los sacos aéreos actúan como fuelles conservando aire fresco del exterior para facilitar la ventilación pulmonar y permiten aligerar el peso del ave durante el vuelo.
El aire entra y sale del sistema de intercambio gaseoso del ave por la tráquea o gaznate, la cual se divide en conductos aéreos, los bronquios, que poseen unos pequeños tubos llamados parabronquios. Entre los parabronquios hay unos diminutos conductos, los capilares aéreos, donde se produce el intercambio gaseoso. El aire fluye en los pulmones pasando de un parabronquio a otro a través de los capilares aéreos.
Los pulmones de los mamíferos están encerrados en la caja torácica y el diafragma colabora en la ventilación pulmonar El aire entra por las narinas, cruza la faringe, pasa la glotis, sigue por la laringe (que contiene las cuerdas vocales) y desciende por la tráquea. Entonces el aire pasa a los bronquios, que al llegar a los pulmones se ramifican en gran número de bronquiolos; estos que terminan en unas pequeñas bolsas, los alvéolos pulmonares, los cuales aumentan la superficie de intercambio gaseoso.
